- •Реферат
- •1. Понятие производной
- •2. Геометрический смысл производной.
- •3. Физический смысл производной.
- •4. Правила дифференцирования
- •5. Производные высших порядков
- •6. Изучение функции с помощью производной
- •6.1.Возрастание и убывание функции. Экстремум функции.
- •6.2.Достаточные условия убывания и возрастания функции. Достаточные условия экстремума функции.
- •6.3 .Правило нахождения экстремума
- •6.4.Точка перегиба графика функции.
- •6.5.Общая схема исследования функции и построение ее графика.
- •6.6. Касательная и нормаль к плоской кривой.
- •7.Экономическое приложение производной.
- •7.1.Экономическая интерпретация производной
- •7.2. Применение производной в экономической теории.
- •7.3. Использование производной для решения задач по экономической теории.
- •Задача 2.
- •8. Применение производной в физике
- •Высота y(t) описывается формулой: ,так как движение равноускоренное.
- •9.2. Применение производной в доказательстве тождеств.
- •9.3. Применение производной для упрощения алгебраических и тригонометрических выражений.
- •9.4.Разложение выражения на множители с помощью производной.
- •9.5. Применение производной в вопросах существования корней уравнений.
- •Заключение
6.5.Общая схема исследования функции и построение ее графика.
1. Находим область определения функции f(x) 2. Находим точки пересечения кривой y = f(x) с осями координат и наносим их на чертеж. 3. Определяем, симметрична ли кривая y = f(x) относительно осей координат и начала координат. 4. Исследуем функцию y = f(x) на непрерывность. Если функция имеет в точке x0 разрыв, то отмечаем ее на чертеже. 5. Находим асимптоты кривой, если они имеются. 6. Находим максимум и минимум функции и отмечаем на чертеже точки кривой с максимальной и минимальной ординатами. 7. Исследуем кривую y = f(x) на выпуклость вверх или вниз, находим точки перегиба кривой и отмечаем их на чертеже. 8. Вычерчиваем кривую y = f(x).
6.6. Касательная и нормаль к плоской кривой.
Пусть даны кривая y = f(x) и точка M (x1 ; y1) на ней. Требуется составить уравнения касательной и нормали (смотри рисунок). Как известно, угловой коэффициент k касательной к кривой y = f(x) в точке M (x1 ; y1) равен значению f '(x1) производной y' = f '(x) при x = x1/ Следовательно, уравнение касательной можно записать в виде уравнения прямой, проходящей через данную точку в данном направлении, т.е. в виде y - y1 = f '(x1)(x - x1)
Нормальюназывается прямая, проходящая через точку касания перпендикулярно касательной. поэтому ее угловой коэффициент равен, а уравнение записывается в виде
7.Экономическое приложение производной.
7.1.Экономическая интерпретация производной
В экономической теории активно используется понятие «маржинальный», что означает «предельный». Введение этого понятия в научный оборот в XIX веке позволило создать совершенно новый инструмент исследования и описания экономических явлений - инструмент, посредством которого стало возможно ставить и решать новый класс научных проблем.
Классическая экономическая теория Смита, Рикардо, Милля обычно имела дело со средними величинами: средняя цена, средняя производительность труда и т.д. Но постепенно сложился иной подход. Существенные закономерности оказалось можно обнаружить в области предельных величин.
Предельные или пограничные величины характеризуют не состояние (как суммарная или средняя величины.), а процесс, изменение экономического объекта. Следовательно, производная выступает как интенсивность изменения некоторого экономического объекта (процесса) по времени или относительно другого исследуемого фактора.
Надо заметить, что экономика не всегда позволяет использовать предельные величины в силу прерывности (дискретности) экономических показателей во времени (например, годовых, квартальных, месячных и т.д.). В то же время во многих случаях можно отвлечься от дискретности и эффективно использовать предельные величины.
Рассмотрим ситуацию: пусть y - издержки производства, а х - количество продукции, тогда x- прирост продукции, а y - приращение издержек производства.
В этом случае производная выражает предельные издержки производства и характеризует приближенно дополнительные затраты на производство дополнительной единицы продукции,где MC – предельные издержки (marginal costs); TC – общие издержки (total costs); Q - количество.
Г
С С C(t)
А
E A
Д
Q B
Она представляет собой первую производную от выручки: .
При этом R= PQ, где R–выручка (revenue); P–цена (price).
Таким образом , MR= P.
Это равенство верно относительно условий совершенной конкуренции, когда экономические агенты каждый по отдельности не могут оказать влияния на цену.
Обратимся к теориям потребления: кардиналистской и ординалистской.
Кардиналистский (количественный) подход к теории цен предполагает равное влияние величин полезности товара и затрат на его производства на формирование цены. В основе рассматриваемого подхода - исследования А. Маршалла.
Ординалистский (Порядковый) подход к теории цен разрабатывался И. Фишером, В. Парето. Суть данного подхода состоит в том, что потребители, имеющие определенный уровень доходов, сравнивают между собой цены и полезность различных наборов экономических благ и отдают предпочтение тем наборам, которые при сравнительно низких ценах имеют максимальную полезность для конкретного потребителя.
В соответствии с первой, суммарную полезность U для любого субъекта, если в экономике существует n потребительских благ в объемах х1, x2,… хn, можно выразить в виде кардиналистской функции полезности:
U= U(х1, x2,… xn).
Предельные полезности MU товаров выступают в качестве ее частных производных: . Они показывают, на сколько изменяется полезность всей массы благ, достающихся субъекту, при бесконечно малом приращении количества благаi (i=1,2…n)
В ординалистской теории полагается, что потребитель оценивает полезность не отдельных благ, а потребительских наборов; что он способен сопоставить полезности наборов товаров.
Ординалистская функция полезности исследована подробно, значительный вклад в ее изучение внес Дж. Хикс. После его трудов началось прогрессирующее вытеснение понятия "предельная полезность" категорией предельной нормы замещения (MRS – marginal rate of substitution).
Предположим, что происходит замещение товара y товаром х при движении сверху вниз вдоль кривой безразличия. Предельная норма замещения товара y товаром x показывает, какое количество товара x необходимо для того, чтобы компенсировать потребительскую утрату единицы товара y.
Они определяются так: .
Т.к. dy отрицательно, знак "-" вводится, чтобы MRS была больше нуля.
Итак, предельная норма замещения геометрически есть касательная к кривой безразличия в данной точке. Значение предельной нормы замещения по абсолютной величине равно тангенсу угла наклона касательной к кривой безразличия.
Приведем еще один пример элементарного анализа на микроуровне, который имеет аналог и на макроуровне.
Любой индивид свой доход Y после уплаты налогов использует на потребление C и сбережение S. Ясно, что лица с низким доходом, как правило, целиком используют его на потребление, так что размер сбережения равен нулю. С ростом дохода субъект не только больше потребляет, но и больше сберегает. Как установлено теорией и подтверждено эмпирическими исследования, потребление и сбережение зависят от размера дохода:
Y= C(Y) + S(Y).
Зависимость потребления индивида от дохода называется функцией склонности к потреблению или функцией потребления.
Использование производной позволяет определить такую категорию, как предельную склонность к потреблению MPC (marginal property to consume), показывающую долю прироста личного потребления в приросте дохода: .
По мере увеличения доходов MPC уменьшается. Последовательно определяя сбережения при каждом значении дохода, можно построить функцию склонности к сбережению или функцию сбережения. Долю прироста сбережений в приросте дохода показывает предельная склонность к сбережению MPS(marginal propensity to save): .
С увеличением доходов MPS увеличивается.
Еще одним примером использования производной в экономике является анализ производственной функции. Поскольку ограниченность ресурсов принципиально не устранима, то решающее значение приобретает отдача от факторов производства. Здесь также применима производная, как инструмент исследования. Пусть применяемый капитал постоянен, а затраты труда увеличиваются. Можно ввести в экономический анализ следующую категорию - предельный продукт труда MPL(marginal product of labor) – это дополнительный продукт, полученный в результате дополнительных вложений труда (L – labor) при неизменной величине капитала:.
Если вложения осуществляются достаточно малыми порциями, то , т.к. dY - результат, dL - затраты, то MPL – предельная производительность труда.
Аналогично, MPk - предельный продукт капитала - дополнительный продукт, полученный в результате дополнительных вложений капитала K при неизменной величине труда:.
Если вложения осуществляются малыми порциями, то .
MPk - характеризует предельную производительность капитала.
Для исследования экономических процессов и решения других прикладных задач часто используется понятие эластичности функции.
Определение: Эластичностью функции Еx(y) называется предел отношения относительного приращения функции y к относительному приращению переменной x при x0:
.
Эластичность функции показывает приближенно, на сколько процентов изменится функция y= f(x), при изменении независимой переменной x на 1%.
Приведем несколько конкретных иллюстраций такой зависимости. Прямой коэффициент эластичности спроса по цене устанавливает, на сколько процентов увеличивается (уменьшается) спрос Q на товар i при уменьшении (увеличении) его цены P на 1%: .
Перекрестный коэффициент эластичности спроса по цене показывает, на сколько процентов изменится спрос на товарi при однопроцентных колебаниях цены товара j (j = 1,2,…n): .
Количественную сторону взаимодействия дохода и спроса отражает коэффициент эластичности спроса по доходу, который указывает, на сколько процентов изменится спрос на i-тый товар Qi если доход, предназначенный на текущее потребление, изменится на 1%: .
Можно привести и другие примеры использования производной при фокусировке различных категорий и закономерностей. Дальнейшее раскрытие экономического смысла хотелось бы осуществить через рассмотрение экономической интерпретации математических теорем.